基于單片機(jī)技術(shù)的脈沖頻率測量儀的設(shè)計

1、基于單片機(jī)技術(shù)的脈沖頻率測量儀的設(shè)計一、選題的目的和意義：頻率測量是電子測量系統(tǒng)中的一個重要參數(shù)，測量精度的高低對于一個控制系統(tǒng)的設(shè)計有著密切關(guān)系。而單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)等優(yōu)勢在電子領(lǐng)域應(yīng)用已十分廣泛。為此，本文介紹了以AT89C5倬片機(jī)為核心，充分利用其內(nèi)部資源，采用計數(shù)、測周、同步三種測量方法，實(shí)現(xiàn)對一個連續(xù)脈沖的頻率測量，并通過數(shù)碼管顯示被測脈沖頻率，滿足了不同電子測量系統(tǒng)對測量精度的要求，其中重點(diǎn)分析了同步測量法。二、選題的依據(jù)：在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率測量在科技研究和實(shí)際應(yīng)用中的作用益重要。傳統(tǒng)的頻率計

2、通采用組合電路和時序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運(yùn)行速度慢，而且測量低頻信號時不宜直接使用。因此頻率測量方法的優(yōu)化也越來越受到重視。測量頻率的方法有很多種，其中電子計數(shù)器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測量的重要手段之一。另外，由于把微型計算機(jī)的功能引入到了數(shù)字儀表，因此測量的數(shù)字化、智能化逐漸成為當(dāng)前測量技術(shù)的發(fā)展趨勢。數(shù)字化處理技術(shù)使得測量儀器設(shè)備功能完美，但數(shù)字處理的實(shí)時性受到處理速度的限制，實(shí)時測量對電路的處理速度要求越來越高，目前的微控處理芯片發(fā)展迅速，出現(xiàn)了諸如DSPFPJA等不同領(lǐng)域的應(yīng)用芯片。將這些芯片應(yīng)用到頻率計

3、制作當(dāng)中，使頻率計的測量精度及速度也得到了很大程度上的提升.其次，為了實(shí)現(xiàn)智能化的電子計數(shù)測頻，實(shí)現(xiàn)一個寬領(lǐng)域、高精度的頻率計，一種有效的方法是運(yùn)用單片機(jī)測量頻率。單片機(jī)頻率計較以往的頻率計有硬件電路少的優(yōu)點(diǎn)，過許多用硬件實(shí)現(xiàn)的功能可以通過單片機(jī)的軟件程序來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檐浖梢越档皖l率計的成本，往往只需要增減幾段代碼就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能，同時也降低了硬件電路設(shè)計的難度，減少出錯率，通過軟件調(diào)試的方法還可以提高頻率測量的精度。特別是MCS-51系列單片機(jī)具有體積小，功能強(qiáng)，性能價格比較高等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和智能化儀器、儀表等領(lǐng)域。本課題設(shè)計的頻率計以89C52單片機(jī)為核心，具有性能優(yōu)

4、良，精度高，可靠性好等特點(diǎn)。國內(nèi)外研究概況：電子計數(shù)器是一種基礎(chǔ)測量儀器，到目前為止已有30多年的發(fā)展史。早期，設(shè)計師們追求的目標(biāo)主要是擴(kuò)展測量范圍，再加上提高測量精度、穩(wěn)定度等，這些也是人們衡量電子計算器的技術(shù)水平，決定電子計數(shù)器價格高低的主要依據(jù)。目前這些基本技術(shù)日臻完善，成熟。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)可以輕松地將電子計數(shù)器的測頻上限擴(kuò)展到微波頻段。由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字頻率計都在不斷地進(jìn)步著，靈敏度不斷提高，頻率范圍不斷擴(kuò)大，功能不斷地增加。同時隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶對電子計數(shù)器也提出了新的要求。對于低檔產(chǎn)品要求使用操作方便，量程（足夠）寬，可靠性高，價格低。當(dāng)今，單片微型計算機(jī)技

5、術(shù)迅速發(fā)展，由單片機(jī)技術(shù)開發(fā)的計數(shù)設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。單片機(jī)以體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、性能價格比高等特點(diǎn)，已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和智能化測控產(chǎn)品的重要手段。四、研究內(nèi)容：1)了解AT89C51單片機(jī)和數(shù)字頻率計的基本原理.(2)根據(jù)AT89C51單片機(jī)的基本原理，設(shè)計數(shù)字頻率計的硬件結(jié)構(gòu)電路。五、研究方法、技術(shù)路線：利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對某一信號頻率的測量，首先需要單片機(jī)對被測信號進(jìn)行脈沖采集，即單片機(jī)能準(zhǔn)確識別的信號為周期性矩形脈沖信號，前級波形整形電路本文不作介紹。本設(shè)計利用單片機(jī)的P3.2、P3.4口作為脈沖信號采集端口，通過單片機(jī)

6、對采集到的脈沖信號進(jìn)行運(yùn)算處理，最終由I/O口驅(qū)動數(shù)碼管，顯示出被測信號頻率。六、預(yù)期結(jié)果：為驗(yàn)證以上三種方案的可行性，本文結(jié)合了Proteus軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真電路圖如圖1所示：八、主要軟硬件設(shè)備、操作環(huán)境要求硬件環(huán)境：硬件設(shè)計方面采用AT89C5俾片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809寸輸入模擬信號進(jìn)彳f轉(zhuǎn)換，最后在LED屏顯示出來；軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)Windows7、C語言、Proteus軟件；開發(fā)工具：AT89C51單片機(jī)九、論文工作進(jìn)展安排：1、2014.1-2014.2搜集整理資料，了解與論文相關(guān)的背景資料，在老師的指導(dǎo)下行成初步設(shè)計方案，并在此基礎(chǔ)上完成開題報告。2、2014.3.1-2014315在老師的指導(dǎo)下行完成論文大綱3、2014.3.15-2014.4.15完成論文初稿，并送指導(dǎo)老師審閱。根據(jù)指導(dǎo)老師評閱情況進(jìn)行論文修改。4、2014.4.15-2014.4.25對論文初稿進(jìn)行修改和完善。5、2014.4.25-2014.6.10上交定稿論文及完成論文格式審查。6、20146.15-2014.6.20:完成論文答辯及優(yōu)秀畢業(yè)論文推薦工作.十、參考文獻(xiàn)1盧飛躍.基于單片機(jī)的高精度頻率計設(shè)計J.電子測量技術(shù)，2006.29(5)2劉一農(nóng)，羅志會.基于單片機(jī)的高精度頻率測量儀的設(shè)計J.三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009.31(3)3許